| 【発明の名称】 |
カラー液晶表示装置用のバックライト |
| 【発明者】 |
【氏名】有竹 康郎
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| 【要約】 |
【課題】設計が容易なカラー液晶表示装置用のバックライトを提供する。
【解決手段】希ガス放電管４を最も導光板２寄りに配置し、該希ガス放電管４を反射鏡３の開口３ａにおける厚さ方向Ｙでのサイズに一致又は略一致する大径管にすると共に、該希ガス放電管４の少なくとも面方向Ｘにおける半分領域に光拡散部４ａを設けた。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 １枚の導光板の一端面に該一端面側に開口を有する断面形状の反射鏡を設けると共に、該反射鏡内に順次周期的にパルス発光する３原色の独立した光源を導光板の面方向に並べて配置し、赤（Ｒ）光源を透明管にガスを封入した希ガス放電管にして、他の光源を冷陰極管にしたカラー液晶表示装置用のバックライトであって、前記希ガス放電管を最も導光板寄りに配置し、該希ガス放電管を反射鏡の開口における導光板の厚さ方向でのサイズに一致又は略一致する大径管にすると共に、該希ガス放電管の少なくとも導光板の面方向における半分領域に光拡散部を設けたことを特徴とするカラー液晶表示装置用のバックライト。
【請求項２】 請求項１に記載のカラー液晶表示装置用のバックライトであって、希ガス放電管の全発光表面に光拡散部を設けたことを特徴とするカラー液晶表示装置用のバックライト。
【請求項３】 請求項１又は請求項２に記載のカラー液晶表示装置用のバックライトであって、３つの光源を近接状態で配置したことを特徴とするカラー液晶表示装置用のバックライト。
【請求項４】 請求項１〜３のいずれか１項に記載のカラー液晶表示装置用のバックライトであって、希ガス放電管がネオン管であることを特徴とするカラー液晶表示装置用のバックライト。
【請求項５】 請求項１〜４のいずれか１項に記載のカラー液晶表示装置用のバックライトであって、導光板の裏面に網点がドットパターンで設けられ、該網点の面密度が光量の減衰する範囲ほど増大していることを特徴とするカラー液晶表示装置用のバックライト。
【請求項６】 請求項１〜５のいずれか１項に記載のカラー液晶表示装置用のバックライトであって、導光板の表面に光の拡散手段を設けたことを特徴とするカラー液晶表示装置用のバックライト。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、カラー液晶表示装置用のバックライトに関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、パーソナルコンピュータ等のＯＡ機器やテレビ等の家電のディスプレイに、カラー液晶表示装置が使用されている。この種のカラー液晶表示装置としては、ＴＦＴ方式のカラー液晶表示装置が広く知られているが、ＴＦＴ方式は、鮮明なフルカラー画像が得られる反面、各画素（液晶セル）にカラーフィルタと薄膜トランジスターが必要なため、液晶セルの製造に非常に微細な加工が要求されると共に、カラーバランス調整が困難であるなどの問題点もある。
【０００３】そこで、ＴＦＴ方式に代わるものとして、カラーフィルタや薄膜トランジスターを必要とせず、モノクロ液晶セルに３原色バックライトを組み合わせたカラーフィルタレスのカラー液晶表示装置が提案されている（例えば、特開平７−２８１６４７号公報参照）。すなわち、３原色の光源を順次周期的にパルス発光させ、その発光する色と同タイミングで液晶を開くことにより、赤（Ｒ）・緑（Ｇ）・青（Ｂ）の組み合わせによる残像混色が得られるようになっている。
【０００４】そして、このフィルタレスのカラー液晶表示装置で使用されるバックライトとしては、１枚の導光板の一端面に、その一端面側に開口した断面Ｕ字状の反射鏡を設け、その反射鏡内に赤（Ｒ）・緑（Ｇ）・青（Ｂ）の３つの光源を導光板の面方向に並べて配置した構造になっている。３つの光源とも同じ径の管で、緑（Ｇ）光源と青（Ｂ）光源の２本は、冷陰極管で形成され、赤（Ｒ）光源は、希ガス放電管で形成されている。赤（Ｒ）光源だけを希ガス放電管で形成しているのは、赤（Ｒ）光源を冷陰極管にすると、立上がり及び立下がり特性が悪くなり、赤色が他の色と重なって、色ムラを生じるためである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このような従来の技術にあっては、反射鏡内において、３つの光源を導光板の面方向に並べて配置した構造になっているため、単に反射鏡内に光源を入れただけの構造では、光源同士が邪魔し合ったりすることにより、光源から発せられた光の導光板に対する入射条件（入射角度など）が一定にならず、バックライトの表面における特定領域において、各光源のバランスが崩れて、色ムラが生じるおそれがある。そのため従来は、このような色ムラが生じないように、綿密な試験を行いながら、反射鏡における光源の位置や、反射鏡の湾曲度などを設計する必要があるため、バックライトの設計が大変に困難である。
【０００６】この発明は、このような従来の技術に着目してなされたものであり、設計が容易なカラー液晶表示装置用のバックライトを提供するものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明は、１枚の導光板の一端面に該一端面側に開口を有する断面形状の反射鏡を設けると共に、該反射鏡内に順次周期的にパルス発光する３原色の独立した光源を導光板の面方向に並べて配置し、赤（Ｒ）光源を透明管にガスを封入した希ガス放電管にして、他の光源を冷陰極管にしたカラー液晶表示装置用のバックライトであって、前記希ガス放電管を最も導光板寄りに配置し、該希ガス放電管を反射鏡の開口における導光板の厚さ方向でのサイズに一致又は略一致する大径管にすると共に、該希ガス放電管の少なくとも導光板の面方向における半分領域に光拡散部を設けた。
【０００８】請求項１に記載の発明によれば、反射鏡の開口を大径の希ガス放電管で塞いだ状態になり、その希ガス放電管には、光拡散部が設けられているため、希ガス放電管自体から発せされる光は、元より、他の冷陰極管から発せられる光も、希ガス放電管を透過する過程において、全て光拡散部で拡散され、あたかも希ガス放電管から発光しているようになる。従って、反射鏡内における光源の位置にバラツキがあっても、また反射鏡の面精度がどのようであっても、導光板に対する各光源からの光の入射条件（入射角度など）は、一定になり、バックライトの表面に色ムラが生じないため、バックライトの設計が容易になると共に、光源や反射鏡の組付け作業も容易になる。
【０００９】請求項２に記載の発明は、希ガス放電管の全発光表面に光拡散部を設けた。
【００１０】請求項２に記載の発明によれば、光拡散部を希ガス放電管の全発光表面に設けたため、希ガス放電管を透過する光は、希ガス放電管に入る時と出る時で２度拡散されることになり、光の入射条件がより一定化する。
【００１１】請求項３に記載の発明は、３つの光源を近接状態で配置したものである。
【００１２】光源を互いに近接させて、光の邪魔になり易い配置にしても、希ガス放電管以外の光源からの光は、希ガス放電管の光拡散部で拡散されるため問題ない。また、このように光源同士を近接させることにより、バックライトの「額縁」になる反射鏡の幅を小さくすることができる。
【００１３】請求項４に記載の発明は、希ガス放電管がネオン管である。
【００１４】請求項４に記載の発明によれば、希ガス放電管が成形容易なネオン管であるため、大径管を製造し易い。
【００１５】請求項５に記載の発明は、導光板の裏面に網点がドットパターンで設けられ、該網点の面密度が光量の減衰する範囲ほど増大している。
【００１６】請求項５に記載の発明によれば、導光板の裏面に設けられた網点の面密度が、光量の減衰する範囲ほど増大しているため、輝度が減衰しやすい範囲での反射効率が高まり、輝度の均一化を図ることができる。
【００１７】請求項６に記載の発明は、導光板の表面に光の拡散手段を設けた。
【００１８】請求項６に記載の発明によれば、導光板の表面側から照射された光は、拡散手段により拡散されて散乱光となるため、光源自体や網点の模様が直接見えず、全面が均一に光る効果が得られる。
【００１９】
【発明の実施の形態】以下、この発明の好適な実施形態を図面に基づいて説明する。
【００２０】図１〜図４は、この発明の第１実施形態を示す図である。尚、図１中、矢印Ｘが面方向であり、矢印Ｙが厚さ方向であり、上側が表面側で、下側が裏面側である。
【００２１】図中における符号１は、フィルターレスのカラー液晶表示装置に使用されるバックライトを示しており、その表面側には、図示せぬ液晶セルが設けられている。この液晶セルは、２枚のガラス基板の間に液晶（ＳＴＮ）を封入し、その液晶をマトリックス状に配置した透明導電膜（ＩＴＯ膜）を介してＯＮ−ＯＦＦする既知のものである。この液晶セルはモノクロ用で良く、カラーフィルタや薄膜トランジスターが不要なため、構造が簡単である。
【００２２】そして、バックライト１は、１枚の導光板２と、反射鏡３と、３つの光源４、５、６と、拡散シート（拡散手段）７と、網点（ドットパターン）８と、反射シート９とから構成されている。
【００２３】前記導光板２は、六面が平滑透明面である透明樹脂の板又は成形品を用いることができる。透明樹脂としては、アクリル板、ポリエステル板、塩化ビニル板等が好適である。導光板２の一端面（光入射面）の断面積（即ち、厚み）は、光源４、５、６から有効に光を導入する重要な要因であり、厚さ方向Ｙでのサイズが大きいほど効率が良く、多くの光量を導光板２内に入射できるが、厚すぎるとスペースをとり、電子機器の軽量小型化に反するし、光のロスにもつながる。この実施形態のバックライト１は、導光板２が１枚で済むため、構造簡単で装置の小型化・薄型化を図る上で有利である。
【００２４】前記導光板２の裏面に印刷されているのが、白の網点８である。網点８は、光を散乱させるためのものであり、高屈折率を有するフィラーを有機樹脂に混合したインクをドット状に印刷したものである。この網点８は、光源４、５、６及び反射シート９から遠くなるほど（中央位置に近づくほど）、面密度が増大しており、輝度の均一化に寄与している。尚、網点８は、本来ほとんど厚みのないものであるが、図では分かり易くするために厚みをもたせて図示してある。
【００２５】前記反射鏡３は、導光板２の一端面に取付けられている。この反射鏡３は、一端面側に開口３ａを有する断面湾曲形状（断面Ｕ字状）をしている。この反射鏡３の内面は、全て、光源４、５、６からの光を効率良く導光板２の中に導入し、外部に漏らさないようにするために、高反射率を有する銀鏡面になっている。
【００２６】反射シート９は、白色の高反射率材料のシートであり、アルミニウムや銀等の金属膜を蒸着等により付着させたものである。アルミ、銀等の金属テープを側面に接着しても良い。
【００２７】導光板２の表面から照射される光は、拡散シート７を透過する。拡散シート７を通過する光は、表面の微小な凹凸・梨子地状により散乱光となるため、光源４、５、６自体や網点８の模様が直接見えず、全面が均一に光る効果が得られる。
【００２８】光源４、５、６としては、赤（Ｒ）光源４を最も導光板２寄りの１番目に配置し、緑（Ｇ）光源５を２番目に配置し、青（Ｂ）光源６を最も奥側の３番目に配置した。そして、光源４、５、６同士は、隙間を設けず互いに近接させた。緑（Ｇ）光源５及び青（Ｂ）光源６用としては、冷陰極管を用い、赤（Ｒ）光源４用としては、「希ガス放電管」としてのネオン（Ｎｅ）管を用い、且つ反射鏡３の開口３ａにおける厚さ方向Ｙでのサイズに一致する大径管にした。従って、赤（Ｒ）光源４は、開口３ａの内面に接し、該開口３ａを塞いだ状態になっている。また、このネオン管は、透明管にネオンガスを封入したものにホーニング加工を施して、全発光表面を粗面化する光拡散部４ａを設けた構造になっている。尚、この光拡散部４ａも、本来ほとんど厚みのないものであるが、図では分かり易くするために厚みをもたせて図示してある。ネオン管自体は、成形容易なため、冷陰極管よりも大きな径の管を製造するのが容易である。冷陰極管は、内面に塗布した蛍光体自体が発光して緑及び青の純色が表示される構造になっている。
【００２９】次ぎに、このバックライト１の作用を説明する。図４に示されるように、赤（Ｒ）光源４用のパルス波形は、デューティを１／３に設定し、他の色との同時点灯を避けている（混色にしてしまうから）。次に、緑（Ｇ）光源５、青（Ｂ）光源６についても、ちょうど１／３周期ずらす形でパルスを立ち上がらせる。この実施形態では、赤（Ｒ）光源４をネオン管にしたため、立下がり特性が他の緑（Ｇ）光源５や青（Ｂ）光源６と同等に小さくなり（約０．１ｍｓ程度）、発光パルスのデューティー比を最大の１／３にしても赤色が他の色と重ならず、色ムラを防止できると共に、輝度の向上を図ることができる。
【００３０】光源４、５、６から発生した色光は、直接或いは反射鏡３で反射して、導光板２の端面より導光板２内へ入射されることになるが、ネオン管である赤（Ｒ）光源４を大径管にし且つその表面に光拡散部４ａを設けたため、赤（Ｒ）光源４自体から発せされる光は、元より、他の緑（Ｇ）光源５や青（Ｂ）光源６から発せられる光も、赤（Ｒ）光源４を透過する過程において、全て光拡散部で拡散され、あたかも赤（Ｒ）光源４から発光しているようになる。特に、光拡散部４ａを赤（Ｒ）光源４の全発光表面に設けたため、赤（Ｒ）光源４を透過する光は、赤（Ｒ）光源４に入る時と出る時で２度拡散されることになる。従って、反射鏡３内における光源４、５、６の位置にバラツキがあっても、また反射鏡３の面精度がどのようであっても、更にこの実施形態のように光源４、５、６同士を互いに近接させても、導光板２に対する各光源４、５、６からの光の入射条件（入射角度など）は、一定になる。
【００３１】しかも、このようにして、導光板２内に入った光は、網点８に当たり散乱することで、導光板２の表面側へ反射される。導光板２の表面から出た光は、拡散シート７で更に拡散された後、図示せぬ液晶セルに至り、そこでカラーの液晶表示を行うことができる。以上のように、各光源４、５、６からの光が導光板２に入射する時点で、その光の入射条件（入射角度など）が一定になっているため、バックライト１の発光表面に色ムラが生じない。そのため、バックライト１の設計が容易になると共に、光源４、５、６や反射鏡３の組付け作業も容易になる。
【００３２】光源４、５、６を互いに近接させて、光の邪魔になり易い配置にしても、緑（Ｇ）光源５や青（Ｂ）光源６から発せられる光は、赤（Ｒ）光源４の光拡散部４ａで必ず拡散されるため、問題が生じない。また、このように、光源４、５、６同士を近接させることにより、バックライト１の「額縁」になる反射鏡３の幅を小さくすることができる。加えて、この実施形態のように、光拡散部４ａとして、赤（Ｒ）光源４の表面を直接粗面加工すれば、拡散フィルターを巻いたりする必要がなく、部品点数の削減になる。尚、本発明では、拡散フィルター等の別部品を付加することも自由である。
【００３３】この実施形態では、光源４、５、６のパルスのデューティを最大の１／３にしたが、図示せぬ液晶セルとの関係によっては、１／３以下に設定しても良い。また、希ガス放電管としては、ネオン管に限定されず、キセノン管等も使用可能である。
【００３４】図５は、この発明の第２実施形態を示す図である。この実施形態では、それぞれ（ａ）、（ｂ）で示すように、赤（Ｒ）光源４における導光板の面方向での半分領域に光拡散部４ｂ、４ｃを設けたものである。このように半分領域だけに形成した構造にしても、他の光源からの光は、必ず光拡散部４ｂ、４ｃを透過するため、拡散されて、一定の入射条件となる。
【００３５】
【発明の効果】この発明によれば、反射鏡の開口を大径の希ガス放電管で塞いだ状態になり、その希ガス放電管には、光拡散部が設けられているため、希ガス放電管自体から発せされる光は、元より、他の冷陰極管から発せられる光も、希ガス放電管を透過する過程において、全て光拡散部で拡散され、あたかも希ガス放電管から発光しているようになる。従って、反射鏡内における光源の位置にバラツキがあっても、また反射鏡の面精度がどのようであっても、導光板に対する各光源からの光の入射条件（入射角度など）は、一定になり、バックライトの表面に色ムラが生じないため、バックライトの設計が容易になると共に、光源や反射鏡の組付け作業も容易になる。
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| 【出願人】 |
【識別番号】００００００１３６
【氏名又は名称】市光工業株式会社
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| 【出願日】 |
平成１２年２月３日（２０００．２．３） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００８３８０６
【弁理士】
【氏名又は名称】三好 秀和 （外８名）
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| 【公開番号】 |
特開２００１−２１６８２６（Ｐ２００１−２１６８２６Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１３年８月１０日（２００１．８．１０） |
| 【出願番号】 |
特願２０００−２６７５６（Ｐ２０００−２６７５６） |
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